一种关节轴承启动力矩测量装置及测量方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104236772 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104236772 A (21)申请号 201410424613.8 (22)申请日 2014.08.26 G01L 3/00(2006.01) G01M 13/04(2006.01) (71)申请人 中国直升机设计研究所 地址 333001 江西省景德镇市航空路 6-8 号 (72)发明人 覃海鹰 王丁伟 江煜 赵青 孙文芳 李龙 丁阳 邬文强 (74)专利代理机构 北京庆峰财智知识产权代理 事务所 ( 普通合伙 ) 11417 代理人 刘元霞 谢蓉 (54) 发明名称 一种关节轴承启动力矩测量。

2、装置及测量方法 (57) 摘要 一种关节轴承启动力矩测量装置机测量方 法， 属于机械测量技术领域， 其特征在于， 包括内 圈连接工装、 上载荷施加工装和下载荷施加工装， 上载荷施加工装和下载荷施加工装结构相同 ； 将 关节轴承 A 安装到上载荷施加工装的结构内， 随 后将关节轴承 B 安装到下载荷施加工装结构内， 将内圈连接工装的上端通过关节轴承 A 与上载荷 施加工装固定， 将内圈连接工装的下端通过关节 轴承 B 与下载荷施加工装固定。本发明解决了关 节轴承在承受一定外载荷时内外圈相对回转启动 力矩的测量难题， 该方法适用于所有关节轴承在 外载荷作用下相对回转启动力矩的测量， 也可用 于金属。

3、滚子轴承、 滑动轴承在外载荷作用下相对 回转启动力矩的测量， 本方法操作简便， 所需设备 条件简单。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 104236772 A CN 104236772 A 1/1 页 2 1. 一种关节轴承启动力矩测量装置， 其特征在于， 包括内圈连接工装、 上载荷施加工装 和下载荷施加工装， 上载荷施加工装和下载荷施加工装结构相同 ； 内圈连接工装两端为圆柱形台阶轴， 用于关节轴承内圈安装定位 ； 中间部分为力矩。

4、测 量段 ； 将关节轴承 A 安装到上载荷施加工装的结构内， 随后将关节轴承 B 安装到下载荷施加 工装结构内， 将内圈连接工装的上端通过关节轴承 A 与上载荷施加工装固定， 将内圈连接 工装的下端通过关节轴承 B 与下载荷施加工装固定。 2. 根据权利要求 1 所述的关节轴承启动力矩测量装置， 其特征在于， 所述内圈连接工 装的力矩测量段截面为矩形， 用于力矩扳手的夹持。 3. 根据权利要求 1 所述的关节轴承启动力矩测量装置， 其特征在于， 所述上载荷施加 工装和下载荷施加工装的一端具有圆柱型夹持段， 用于与外部载荷施加装置的连接 ； 另一 端中部有一方形大孔， 端部开有圆柱形台阶孔， 方。

5、形大孔与圆柱形台阶孔相连通且轴线垂 直， 圆柱形台阶孔用于关节轴承外圈定位和装配。 4. 根据权利要求 1 所述的关节轴承启动力矩测量装置， 其特征在于， 将所述关节轴承 A 安装到上载荷施加工装的圆柱形台阶孔内， 用盖板压住关节轴承 A 的外圈， 用螺钉将盖板 与上载荷施加工装固定 ； 将关节轴承 B 安装到下载荷施加工装的圆柱形台阶孔内， 然后用 盖板压住关节轴承 B 的外圈， 用螺钉将盖板与下载荷施加工装固定。 5. 根据权利要求 1 所述的关节轴承启动力矩测量装置， 其特征在于， 将所述内圈连接 工装的上端通过关节轴承 A 的内圈伸入上载荷施加工装的大孔内， 再将衬套套在内圈连接 工装。

6、的上端， 再通过螺母将内圈连接工装的上端拧紧在关节轴承 A 的内圈 ； 将内圈连接工 装的下端通过关节轴承 B 的内圈伸入下载和施加工装的大孔内， 再将衬套套在内圈连接工 装的下端， 再通过螺母将内圈连接工装的下端拧紧在关节轴承 B 的内圈。 6. 一种关节轴承启动力矩测量方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 将上载荷施加工装 和下载荷施加工装的夹持段分别与外部载荷加载装置连接， 对关节轴承 A 和关节轴承 B 施 加拉伸或压缩载荷， 在内圈连接工装上测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之 和MA+MB； 然后用关节轴承C更换关节轴承A， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启 动力。

7、矩之和MB+MC； 然后用关节轴承A更换关节轴承B， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈 转动的启动力矩之和 MA+MC； 最后求解得出每个关节轴承的在承受一定沿轴线方向外载荷 作用下的启动力矩。 权 利 要 求 书 CN 104236772 A 2 1/4 页 3 一种关节轴承启动力矩测量装置及测量方法 技术领域 0001 本发明属于机械测量技术领域， 涉及一种关节轴承启动力矩测量方法的改进。 背景技术 0002 关节轴承由内圈和外圈组成， 图 1 所示。一般承受径向载荷或轴向载荷或同时承 受两种载荷的合成载荷。在关节轴承的设计中， 一般都有无载荷启动力矩不大于某规定值 的要求。相应的在关节轴。

8、承检出厂验时， 需进行无载荷启动力矩测量。采用的测量方法通 常是固定内圈 ( 外圈 )， 在不施加工作载荷的情况下， 通过挂配重或其他手段测量外圈 ( 内 圈 ) 相对内圈 ( 外圈 ) 转动瞬间的力或力矩， 图 2 所示。然而关节轴承在实际使用中很少 有无载荷的情况， 人们更关心的是在工作载荷作用下， 关节轴承内外圈相对转动的的启动 力矩是多少， 启动力矩能否满足使用要求。 0003 显然， 目前仅对关节轴承进行无载荷启动力矩测量， 不能满足实际需要。 目前采用 的无载荷启动力矩测量方法， 不能用于关节轴承在承受工作载荷下。在受到一定的径向载 荷 ( 图 3 所示 ) 或轴向载荷 ( 图 4。

9、 所示 ) 时， 由于必须有工装将径向载荷或轴向载荷施加 到关节轴承内外圈上， 因此测量关节轴承外圈 ( 内圈 ) 相对内圈 ( 外圈 ) 转动瞬间的力或 力矩变的比较困难。 发明内容 0004 本发明的目的 ： 0005 设计一种关节轴承启动力矩测量装置， 涉及测量技术和机械设计技术， 解决了关 节轴承在承受一定载荷时内外圈相对回转启动力矩的测量难题。 0006 本发明的技术方案 ： 0007 一种关节轴承启动力矩测量装置， 其特征在于， 包括内圈连接工装、 上载荷施加工 装和下载荷施加工装， 上载荷施加工装和下载荷施加工装结构相同 ； 0008 内圈连接工装两端为圆柱形台阶轴， 用于关节轴。

10、承内圈安装定位 ； 中间部分为力 矩测量段 ； 0009 将关节轴承 A 安装到上载荷施加工装的结构内， 随后将关节轴承 B 安装到下载荷 施加工装结构内， 将内圈连接工装的上端通过关节轴承 A 与上载荷施加工装固定， 将内圈 连接工装的下端通过关节轴承 B 与下载荷施加工装固定。 0010 所述内圈连接工装的力矩测量段截面为矩形， 用于力矩扳手的夹持。 0011 所述上载荷施加工装和下载荷施加工装的一端具有圆柱型夹持段， 用于与外部载 荷施加装置的连接 ； 另一端中部有一方形大孔， 端部开有圆柱形台阶孔， 方形大孔与圆柱形 台阶孔相连通且轴线垂直， 圆柱形台阶孔用于关节轴承外圈定位和装配。 。

11、0012 将所述关节轴承 A 安装到上载荷施加工装的圆柱形台阶孔内， 用盖板压住关节轴 承A的外圈， 用螺钉将盖板与上载荷施加工装固定 ； 将关节轴承B安装到下载荷施加工装的 圆柱形台阶孔内， 然后用盖板压住关节轴承B的外圈， 用螺钉将盖板与下载荷施加工装7固 说 明 书 CN 104236772 A 3 2/4 页 4 定。 0013 将所述内圈连接工装的上端通过关节轴承 A 的内圈伸入上载荷施加工装的大孔 内， 再将衬套套在内圈连接工装的上端， 再通过螺母将内圈连接工装的上端拧紧在关节轴 承A的内圈 ； 将内圈连接工装的下端通过关节轴承B的内圈伸入下载和施加工装的大孔内， 再将衬套套在内圈。

12、连接工装的下端， 再通过螺母将内圈连接工装的下端拧紧在关节轴承 B 的内圈。 0014 一种关节轴承启动力矩测量方法， 其特征在于， 包括如下步骤 ： 将上载荷施加工装 和下载荷施加工装的夹持段分别与外部载荷加载装置连接， 对关节轴承 A 和关节轴承 B 施 加拉伸或压缩载荷， 在内圈连接工装上测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之 和MA+MB； 然后用关节轴承C更换关节轴承A， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启 动力矩之和MB+MC； 然后用关节轴承A更换关节轴承B， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈 转动的启动力矩之和 MA+MC； 最后求解得出每个关节轴承的在承受一定沿轴。

13、线方向外载荷 作用下的启动力矩。 0015 本发明的关键点 ： 0016 利用三个关节轴承， 通过分别成对测量两个关节轴承在外载荷作用下的启动力矩 之和， 然后求解得出每个关节轴承在外载荷作用下的启动力矩 ； 0017 载荷施加工装与关节轴承外圈的连接和内圈连接工装与关节轴承内圈的连接为 可拆卸式， 便于关节轴承换装。 0018 本发明的有益效果 ： 0019 本发明解决了关节轴承在承受一定外载荷时内外圈相对回转启动力矩的测量难 题， 该方法适用于所有关节轴承在外载荷作用下相对回转启动力矩的测量， 也可用于金属 滚子轴承、 滑动轴承在外载荷作用下相对回转启动力矩的测量， 本方法操作简便， 所需。

14、设备 条件简单。 附图说明 0020 图 1 为关节轴承结构示意图 0021 图 2 为关节轴承无外载启动力矩测量示意图 0022 图 3 为关节轴承受轴向外载示意图 0023 图 4 为关节轴承受径向外载示意图 0024 图 5 为该发明总体结构示意图 0025 图 6 为该发明实施例 1 的装配剖视图 0026 图 7 为该发明实施例 2 的装配剖视图 具体实施方式 0027 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。参见图 6。一种关节轴承启动力矩测 量装置， 包括内圈连接工装 5、 上载荷施加工装 6 和下载荷施加工装 7， 上载荷施加工装 6 下 载荷施加工装 7 结构相同。 0028 。

15、内圈连接工装 5 两端为圆柱形台阶轴， 用于关节轴承内圈安装定位 ； 中间部分为 力矩测量段 ； 说 明 书 CN 104236772 A 4 3/4 页 5 0029 将关节轴承 A 安装到上载荷施加工装 6 的结构内， 随后将关节轴承 B 安装到下载 荷施加工装 7 结构内， 将内圈连接工装 5 的上端通过关节轴承 A 与上载荷施加工装 6 固定， 将内圈连接工装 5 的下端通过关节轴承 B 与下载荷施加工装 7 固定。 0030 内圈连接工装 5 的力矩测量段截面为矩形， 用于力矩扳手的夹持。 0031 上载荷施加工装 6 的一端具有圆柱型夹持段， 用于与外部载荷施加装置的连接 ； 另一。

16、端中部有一方形大孔 8， 端部开有圆柱形台阶孔 9， 方形大孔 8 与圆柱形台阶孔 9 相连 通且轴线垂直， 圆柱形台阶孔用于关节轴承 A 外圈 1 定位和装配。 0032 下载荷施加工装 7 的一端具有圆柱型夹持段， 用于与外部载荷施加装置的连接 ； 另一端中部有一方形大孔 19， 端部开有圆柱形台阶孔 18， 方形大孔 19 与圆柱形台阶孔 18 相连通且轴线垂直， 圆柱形台阶孔 18 用于关节轴承 B 外圈 4 定位和装配。 0033 首先将关节轴承 A 安装到上载荷施加工装 6 的圆柱形台阶孔 9 内， 用盖板 11 压住 关节轴承 A 的外圈 2， 用螺钉 16 将盖板 11 与上载。

17、荷施加工装 6 固定 ； 将关节轴承 B 安装到 下载荷施加工装 7 的圆柱形台阶孔 18 内， 然后用盖板 13 压住关节轴承 B 的外圈 4， 用螺钉 17 将盖板 13 与下载荷施加工装 7 固定。 0034 随后将内圈连接工装 5 的上端通过关节轴承 A 的内圈 1 伸入上载荷施加工装 6 的 大孔 8 内， 再将衬套 12 套在内圈连接工装 5 的上端， 再通过螺母 10 将内圈连接工装 5 的上 端拧紧在关节轴承 A 的内圈 1 上 ； 将内圈连接工装 5 的下端通过关节轴承 B 的内圈 3 伸入 下载荷施加工装 7 的大孔 19 内， 再将衬套 14 套在内圈连接工装 5 的下端。

18、， 再通过螺母 15 将内圈连接工装 5 的下端拧靠在关节轴承 B 的内圈 3。 0035 力矩测量时， 首先将上载荷施加工装 6 和下载荷施加工装 7 的夹持段分别与外部 载荷加载装置连接， 对关节轴承 A 和关节轴承 B 施加拉伸或压缩载荷 20000N， 在内圈连接 工装 5 上测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 MA+MB 62N.m ； 然后用关节 轴承 C 更换关节轴承 A， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 MB+MC 68N.m ； 然后用关节轴承 A 更换关节轴承 B， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启 动力矩之和 MA+MC 64N.m。

19、 ； 最后求解得出关节轴承 A 在承受 2000N 沿轴线方向外载荷的启 动力矩为 29N.m， 关节轴承 B 在承受 2000N 沿轴线方向外载荷的启动力矩为 33N.m， 关节轴 承 C 在承受 2000N 沿轴线方向外载荷的启动力矩为 35N.m。 0036 本发明通过设计一套关节轴承力矩测量工装， 采用成对测量的方法， 解决了关节 轴承在承受一定外载荷时内外圈相对回转启动力矩的测量难题， 该方法适用于所有关节轴 承在外载荷作用下相对回转启动力矩的测量， 也可用于金属滚子轴承、 滑动轴承在外载荷 作用下相对回转启动力矩的测量， 本方法操作简便， 所需设备条件简单。 0037 实施例 1 。

20、： 0038 该实施例用于关节轴承承受沿轴线方向载荷作用下启动力矩测量。 0039 内圈连接工装 5 两端为圆柱形台阶轴， 用于关节轴承内圈安装定位 ； 中间部分为 力矩测量段 ； 0040 将关节轴承 A 安装到上载荷施加工装 6 的结构内， 随后将关节轴承 B 安装到下载 荷施加工装 7 结构内， 将内圈连接工装 5 的上端通过关节轴承 A 与上载荷施加工装 6 固定， 将内圈连接工装 5 的下端通过关节轴承 B 与下载荷施加工装 7 固定。 0041 内圈连接工装 5 的力矩测量段截面为矩形， 用于力矩扳手的夹持。 说 明 书 CN 104236772 A 5 4/4 页 6 0042 。

21、上载荷施加工装 6 的一端具有圆柱型夹持段， 用于与外部载荷施加装置的连接 ； 另一端中部有一方形大孔 8， 端部开有圆柱形台阶孔 9， 方形大孔 8 与圆柱形台阶孔 9 相连 通且轴线垂直， 圆柱形台阶孔用于关节轴承 A 外圈 1 定位和装配。 0043 下载荷施加工装 7 的一端具有圆柱型夹持段， 用于与外部载荷施加装置的连接 ； 另一端中部有一方形大孔 19， 端部开有圆柱形台阶孔 18， 方形大孔 19 与圆柱形台阶孔 18 相连通且轴线垂直， 圆柱形台阶孔 18 用于关节轴承 B 外圈 4 定位和装配。 0044 首先将关节轴承 A 安装到上载荷施加工装 6 的圆柱形台阶孔 9 内，。

22、 用盖板 11 压住 关节轴承 A 的外圈 2， 用螺钉 16 将盖板 11 与上载荷施加工装 6 固定 ； 将关节轴承 B 安装到 下载荷施加工装 7 的圆柱形台阶孔 18 内， 然后用盖板 13 压住关节轴承 B 的外圈 4， 用螺钉 17 将盖板 13 与下载荷施加工装 7 固定。 0045 随后将内圈连接工装 5 的上端通过关节轴承 A 的内圈 1 伸入上载荷施加工装 6 的 大孔 8 内， 再将衬套 12 套在内圈连接工装 5 的上端， 再通过螺母 10 将内圈连接工装 5 的上 端拧紧在关节轴承 A 的内圈 1 上 ； 将内圈连接工装 5 的下端通过关节轴承 B 的内圈 3 伸入 。

23、下载荷施加工装 7 的大孔 19 内， 再将衬套 14 套在内圈连接工装 5 的下端， 再通过螺母 15 将内圈连接工装 5 的下端拧靠在关节轴承 B 的内圈 3。 0046 力矩测量时， 首先将上载荷施加工装 6 和下载荷施加工装 7 的夹持段分别与外部 载荷加载装置连接， 对关节轴承 A 和关节轴承 B 施加拉伸或压缩载荷 20000N， 在内圈连接 工装 5 上测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 MA+MB 62N.m ； 然后用关节 轴承 C 更换关节轴承 A， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 MB+MC 68N.m ； 然后用关节轴承 A 更换关节轴承。

24、 B， 再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启 动力矩之和 MA+MC 64N.m ； 最后求解得出关节轴承 A 在承受 2000N 沿轴线方向外载荷的启 动力矩为 29N.m， 关节轴承 B 在承受 2000N 沿轴线方向外载荷的启动力矩为 33N.m， 关节轴 承 C 在承受 2000N 沿轴线方向外载荷的启动力矩为 35N.m。 0047 实施例 2 ： 0048 该实施例用于关节轴承承受沿径向载荷作用下启动力矩测量。 0049 内圈连接工装 5 上端为带圆柱孔的双叉耳， 圆柱孔直径与关节轴承 A 的内圈 1 直 径相同， 双叉耳内高度比关节轴承内圈高度略大， 可以用一个圆柱销8将内圈。

25、连接工装5上 端和关节轴承 A 安装在一起 ； 内圈连接工装 5 下端为带圆柱孔的双叉耳， 圆柱孔直径与关 节轴承 B 的内圈 3 直径相同， 双叉耳内高度比关节轴承内圈高度略大， 可以用一个圆柱销 9 将内圈连接工装5下端和关节轴承B安装在一起 ； 内圈连接工装5中间部分为力矩测量段。 力矩测量段截面为矩形， 用于力矩扳手的夹持。 0050 上载荷施加工装6和下载荷施加工装7的结构相同。 一端具有圆柱型夹持段， 用于 与外部载荷施加装置的连接 ； 另一端为带圆柱孔单耳片结构， 圆柱孔直径与关节轴承 A 和 的关节轴承 B 的内圈 3 直径相同， 用于与轴承外圈配合安装。 说 明 书 CN 104236772 A 6 1/4 页 7 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104236772 A 7 2/4 页 8 图 5 说 明 书 附 图 CN 104236772 A 8 3/4 页 9 图 6 说 明 书 附 图 CN 104236772 A 9 4/4 页 10 图 7 说 明 书 附 图 CN 104236772 A 10 。